人類登陸火星究竟有多難？天文學家為您清晰解讀

2023-04-01 16:28:17 1

20世紀60年代，美國向世界證明了人類登上月球是可行的。現在，在第一次登月幾十年後，人們再次尋求去其他星球旅行，但這一次不僅僅是去月球。目前，人類想去火星上散步。實現這一目標需要在太空飛行器、材料和設計方面進行創新，新一代的工程師和科學家也面臨著這些挑戰。參觀和徵服這些行星需要複雜的宇宙飛船。他們不僅能把人類送到那裡，還能在他們一著陸就保護他們。

今天的火箭比阿波羅任務中使用的火箭更強大、更高效、更可靠。控制宇宙飛船和幫助保持太空人生命體徵的電子設備每天都在變化。其中一些每天都在使用，手機也會使用它們。這與阿波羅電子設備不可同日而語。今天，載人飛船的各個方面都經歷了質的飛躍。那麼，為什麼到這個時候，人類還沒有去過火星呢？

說明:從阿波羅7號宇宙飛船上拍攝的土星S-IV B級被轉移並停靠在大約125海裡的高度，地面運行時間為3小時16分鐘(第三次旋轉的開始)。資料來源:美國航天局

去火星非常困難。

答案在於火星之旅的規模，而這個項目的複雜性是前所未有的。這個項目非常困難。例如，幾乎每三次火星任務中就有兩次會遭遇失敗或災難性事故。此外，這些只是無人項目！如果人們開始談論製造載人飛船去紅色星球，事情會有點嚴重！

想想人類到達火星需要多長時間。火星離地球的距離是離月球的150多倍。聽起來可能不多，但想像一下它會增加多少輔助燃料。燃料越多，重量越大。重量越大意味著機艙越大，火箭越大。光是這些挑戰就足以表明，去火星的難度與簡單地「跳到」月球(最多只停留幾天)是不一樣的。

然而，這些挑戰仍有望克服。美國國家航空公司空和美國國家航空航天局設計的宇宙飛船(如獵戶座和鸚鵡螺號)可能能夠前往火星。其他組織和公司也提出了去火星的計劃，如太空X和中國政府，但是他們還沒有準備好進行飛躍。然而，一些在火星任務中的模型仍然有可能飛行，最早可能在10年內。

插圖:獵戶座太空梭101

插圖:鸚鵡螺X資料來源:託比·韋斯頓

然而，還有另一個挑戰:時間。火星離我們很遠，並以不同的速率圍繞太陽運行。美國國家航空局空和美國國家航空航天局(或任何其他運送人類到火星的組織)必須準確估計到達火星的具體時間。火星探索任務的計劃者只能等到最好的「機會之窗」打開，也就是說，當地球和火星實現完美的軌道對準。這個機會幾年才出現一次，所以計算時間非常重要。此外，安全到達火星需要時間。單程旅行也需要幾個月或一年。

儘管先進的推進技術目前正在開發中，總持續時間預計將減少到1月至2月，太空人將不得不等待地球和火星再次對齊，然後在到達火星表面後返回地球。需要多長時間？至少一年半。

說明:促進技術發展的戰略來源:researchgate.net

解決時間問題

往返火星的時間跨度很長，這也將導致其他問題。乘客如何獲得足夠的氧氣？水源在哪裡？當然，有食物嗎？他們如何避免這樣一個事實:當他們在宇宙中漫遊時，太陽釋放的強大太陽風正在宇宙飛船周圍釋放有害的輻射？也有微小的隕石可以在任何時候穿透宇宙飛船和太空衣，也空碎片。

插圖:太空片段源:東北

解決這些問題仍然非常困難。但是一旦問題解決，火星之旅將是可行的。用太空保護宇宙飛船意味著用堅固耐用的材料建造宇宙飛船，同時保護宇宙飛船免受來自太陽的有害射線。

食物和氣體的問題可以用創造性的方法解決。種植植物可以產生水果和氧氣，這是一個好的開始。然而，一旦植物死亡，一切都會變得非常糟糕。因此，即使你遇到風險，也只能假設你有足夠的空間種植大量的植物。

太空人隨身攜帶食物、水和氧氣，但為了在整個旅程中獲得足夠的補給，他們會給飛船增加重量，飛船之間的空間也將擴大。可行的計劃是在太空人登陸前使用無人火箭運輸材料。這個計劃非常可行，已經由幾個任務計劃者提出來了。

插圖:太空食物來源:維基百科

美國國家航空航天局認為他們有能力克服這些困難，但是他們還沒有意識到。SpaceX聲稱它正在準備。其他國家的計劃仍然未知，但他們不會容忍火星問題。這些計劃仍處於理論水平。在過去的20年裡，任務規劃者們都把希望寄托在彌合理論和實踐之間的差距上。也許只有到那時，人類才真正有力量派遣太空人去火星進行長期的探索任務，並最終佔領這個星球。